Thiết kế bàn máy PHAY cho các máy PHAY CNC PLANO và đồ gá tự định tâm các chi tiết lớn

Lựa chọn phương án thay đổi tốc độ bàn máy .... DESIGN THE TURNING TABLE FOR PLANO MILLING MACHINE AND AUTOMATICALLY CENTERING DEVICE FOR LARGE ITEMS Abstracts: The thesis is researche

Đ I H C ĐÀ N NG

PH MăQU CăHỐNG

THI TăK ăBĨNăMÁYăPHAYăCHOăMÁYăPHAYăCNCă

PLANOăVĨăĐ ăGÁăT ăĐ NHăTỂMă

Đ I H C ĐÀ N NG

PH MăQU CăHỐNG

THI TăK ăBĨNăMÁYăPHAYăCHOăMÁYăPHAYăCNCă

PLANOăVĨăĐ ăGÁăT ăĐ NHăTỂMă

CÁCăCHIăTI TăL N

ChuyênăngƠnh:ăK ăthu tăC ăkhí

Mƣăs : 8.52.01.03

LU NăVĔNăTH CăSƾăK ăTHU T

ĐƠăNẵng ậ Nĕmă2018

M C L C

M C L C i

DANH M C CÁC B NG 1

DANH M C CÁC HÌNH iv

M Đ U 1

CH NG 1: T NG QUAN 4

1.1.Máy phay CNC Plano t i DoosanVina 4

1.1.1 Thông số kỹ thuật của máy phay CNC Plano 4

1.1.2 Cấu tạo của máy phay CNC Plano 5

1.2 Các chi ti t l n và m r ng kh năng công ngh cho máy Phay Plano 14

1.2.1 Các chi tiết lớn 14

1.2.2 Khả năng mở rộng công nghệ của máy Phay Plano 16

CH NG 2: THI T K BÀN MÁY QUAY 19

2.1 Các yêu c u và ch c năng c a bàn máy quay 19

2.2 Xác đ nh các thông s kỹ thu t và thông s thi t k 19

2.2.1 Các thông số kỹ thuật 19

2.2.2 Thông số thiết kế 22

2.3 L a ch n ph ng án, s đ nguyên lý làm vi c 22

2.3.1 Lựa chọn phương án thay đổi tốc độ bàn máy 22

2.3.2 Lựa chọn phương án truyền động ngoài 23

2.4 Phơn tích đ ng h c vƠ đ ng l c h c 26

2.5 Thi t k k t c u bàn máy quay 32

2.5.1 Chọn mâm quay 32

2.5.2 Chọn hộp giảm tốc 33

2.5.3 Chọn khớp nối 35

CH NG 3: THI T K Đ GÁ T Đ NH TÂM 37

3.1 L a ch n s đ nguyên lý (đ nh v và kẹp chặt) 37

3.1.1 Định vị 37

3.1.2 Kẹp chặt 38

3.2 Tính toán l c kẹp 39

3.3 Thi t k k t c u đ gá 40

3.4 Thi t k h th ng kẹp chặt bằng th y l c 41

3.4.1 Cơ cấu chấp hành 42

3.4.2 Nguồn thủy lực 44

CH NG 4: THI T K M CH ĐI U KHI N 45

4.1 Ch n s đ h th ng đi n 45

4.2 Đi u khi n t c đ bàn quay dùng bi n t n 48

K T LU N VÀ Đ NH H NG PHÁT TRI N Đ TÀI 52

TÀI LI U THAM KH O 53

DANH M C CÁC B NG

B ng 1.2 Thông s kích th c mặt bích theo tiêu chuẩn ANSI

B16.47 Series B Class 600 Flanges 15

B ng 2.2 Ch đ cắt, c p chính xác vƠ đ nhám b mặt sau khi

ti n bằng máy phay CNC Plano k t h p bƠn máy quay 20

B ng 2.3 Các h s đi u ch nh ph thu c vƠo các thông s hình

B ng 4.3 Đặc tính kỹ thu t c a bi n t n đa năng GD300-055G-4 48

DANH M C CÁC HÌNH

S hi u

1.10 Mặt bích theo tiêu chuẩn ANSI B16.47 Series B Class 600

1.11 Chi ti t gia công theo đ n đặt hƠng 16 1.12 Máy ti n ngang công su t l n 1M65 17 1.13 S đ s b c a máy phay CNC Plano cùng v i bƠn máy quay 18

TịMăT T

THI TăK ăBĨNăMÁYăQUAYăCHOăMÁYăPHAYăCNCăPLANOă

VĨăĐ ăGÁăT ăĐ NHăTỂMăCÁCăCHIăTI TăL N

Mƣ s : 8.52.01.03 Khóa: 34 Tr ng Đ i h c Bách khoa ậ ĐHĐN

Tómăt t:

Lu n văn nƠy đ c th c hi n đ thi t k ra m t bƠn máy quay nhằm giúp nâng cao kh năng công ngh c a máy phay CNC Plano, gi m th i gian rƣnh c a máy, gi i quy t đ c bƠi toán nhƠ máy không gia công đ c các chi ti t tròn xoay có đ ng

kính l n từ 1400 đ n 2500 mm Từ đó, có th nh n đ c nhi u đ n đặt hƠng, không

ph i đặt gia công các chi ti t tròn xoay có đ ng kính l n từ bên ngoƠi (ngoƠi n c)

Đ tƠi đƣ đ a ra đ c các gi i pháp v truy n đ ng c khí, h th ng gá đặt phôi t

đ nh tơm, h th ng đi u khi n cho bƠn máy quay VƠ đƣ ch n các ph ng án t i u cho bƠn máy quay Từ đó l a ch n các trang thi t b phù h p đ lắp ráp bƠn máy quay

K t qu c a đ tƠi lu n văn nƠy lƠ b b n v lắp đ có th mua v t t , ch t o vƠ lắp

ráp bàn máy quay ph c v cho s n xu t

Từ khóa: bƠn máy quay, mơm quay, đ gá t đ nh tơm, thi t k bƠn máy quay

DESIGN THE TURNING TABLE FOR PLANO MILLING MACHINE AND AUTOMATICALLY CENTERING DEVICE

FOR LARGE ITEMS

Abstracts:

The thesis is researched to design a turning table to improve technology capacity of Plano miller machine, reduce free time, solve a hard issue that does not operate rotation items having diameter from 1,400 mm to 2,500 mm Therefore, be able to receive many orders from domestic and oversea customer The thesis also gives many solutions about mechanical powertrain, automatically centering system, controlling system for the turning table And choose the best solution for the turning table The present also selects suitable devices to assembly for the turning table Result

of the thesis is one set assembly drawing to buy material, fabricate and assembly the turning table serving for manufacturing

Keyword: turning table, slew ring, automatically centering device, design the turning table

d ng s d dƠng h n

Đ ch t o các mặt bích thì ph i qua các b c nh ti n mặt đ u, ti n trong, ngoƠi; khoan các lỗ trên mặt bích Các ph ng pháp gia công c có th dùng nh : ti n trên máy ti n đ ng, máy ti n c t, phay trên máy phay Tuy nhiên, vì đ ng kính vƠ

kh i l ng c a mặt bích r t l n (đ ng kính có th đ n 4,5m vƠ có th nặng 5-10 t n) Các máy gia công c truy n th ng khó có th gia công đ c nh ng mặt bích nƠy

Hi n nay, nhƠ máy s n xu t thi t b nơng h c a công ty Doosan Vina đang có

hai máy phay CNC Plano dùng đ gia công các chi ti t l n Tuy nhiên v i mặt bích

c a ng khói nhƠ máy nhi t đi n l i không gia công đ c H không có thi t b đ gá chuyên d ng đ gia công các mặt bích nƠy Vì v y hi u qu ho t đ ng c a máy phay Plano b h n ch ; nhƠ máy m t c h i nh n thêm đ n đặt hƠng từ bên ngoƠi

Đ m r ng kh năng công ngh vƠ nơng cao hi u qu ho t đ ng c a máy phay CNC Plano, nhằm gia công đ c không ch mặt bích c a ng khói mƠ còn các chi ti t

có kích th c l n khác, c n có thêm m t thi t b ph tr có ch c năng nh m t tr c

đ ng c a máy phay (ti n) đ có th t o chuy n đ ng quay vƠ bƠn máygá kẹp đ c chi

ti t l n, c n gia công Đó lƠ bƠn máy quay c n thi t k thêm cho máy phay CNC Plano cùng v i đ gá t đ nh tơm

2.1 Mục tiêu nghiên cứu chính

- Thi t k bƠn máy quay đ m r ng kh năng công ngh c a máy phay CNC

PLANO

- Thi t k đ gá t đ nh tơm đ kẹp phôi trên bƠn máy

2.2 Mục tiêu cụ thể

- Phơn tích ch n ph ng án t i u vƠ hi u qu nh t;

- Tính toán, thi t k đ ng h c vƠ đ ng l c h c cho bƠn máy;

- Tính toán s c b n cho bƠn máy;

- Thi t k k t c u bƠn máy;

- Thi t k đ gá t đ nh tơm;

- Thi t k h th ng đi u khi n;

- LƠm b n v lắp ráp vƠ b n v ch t o từng chi ti t c a bƠn máy;

- Nghiên c u v các s n phẩm đ c gia công (mặt bích ng khói vƠ m t s chi ti t

khác);

- Nghiên c u v máy gia công (máy phay CNC Plano);

- ng d ng các ph n m m trong tính toán thi t k ;

- Tham kh o vƠ ch n l c nh ng ph ng pháp gia công

- Nghiên c u thi t k c khí bƠn quay vƠ đ gá áp d ng cho máy phay CNC Plano t i

Công ty Công nghi p nặng DoosanVina

- Thi t k vƠ ch t o thƠnh công bƠn máy quay vƠ đ gá t đ nh tơm có th m r ng

kh năng lƠm vi c c a máy phay Plano

- Gi i quy t bƠi toán khó trong vi c gia công các chi ti t l n, nặng mƠ các máy gia công c thông th ng không lƠm đ c

- Thu hút đ c nhi u đ n đặt hƠng từ các d án xơy d ng nhƠ máy nhi t đi n,ầ

M ăđ u

Ch ngă1:ăT ngăquan

1.1 Máy phay CNC Plano t i DoosanVina

1.2 Các chi ti t l n, vƠ m r ng kh năng công ngh cho máy Phay

Plano

Ch ngă2:ăThi tăk ăbƠnămáyăquay

2.1 Các yêu c u vƠ ch c năng c a bƠn máy quay

2.2 Xác đ nh các thông s kỹ thu t vƠ thông s thi t k

2.3 L a ch n ph ng án, s đ nguyên lý lƠm vi c

2.4 Phơn tích đ ng h c vƠ đ ng l c h c

2.5 Thi t k k t c u bƠn máy

Ch ngă3:ăThi tăk ăđ ăgáăt ăđ nhătơmăchoăbƠnămáyăquay

3.1 L a ch n s đ nguyên lý (đ nh v vƠ kẹp chặt)

3.2 Thi t k k t c u đ gá

3.3 Tính toán l c kẹp

3.4 Thi t k h th ng kẹp chặt bằng th y l c

Ch ngă4:ăThi tăk ăm chăđi năđi uăkhi n

4.1 Ch n s đ h th ng đi n

4.2 Đi u khi n t c đ bƠn quay dùng đ ng c bi n t n

B n v : Xơy d ng các b n v chính c a đ tƠi trên AutoCAD

K t lu n vƠ đ nh h ng phát tri n đ tƠi

CH NGă1:ăT NG QUAN

1.1.1 Thông số kỹ thuật của máy phay CNC Plano

Máy phay CNC Plano t i Doosan Vina lƠ máy gia công t đ ng 3 tr c Máy CNC Plano ch y bằng h ch ng trình Fanuc Máy có các thông s kỹ thu t nh b ng 1.1:

B ng 1.1: Thông s kỹ thu t c a máy CNC Plano

5-1 Motor AC c n tr c 30/6000i

5-2 Motor Servo tr c X (2 b ) 30/3000i

1.1.2 Cấu tạo của máy phay CNC Plano

Máy phay CNC Plano bao g m các b ph n: đ u tr c chính (Spindle head), b máy (Saddle), đ ng ray ngang (Cross rail), tr c ng tr c (Gantry column), n n móng

(Bed), bàn máy (Table) C u t o chung c a máy đ c th hi n nh hình 1.1:

Hình 1.1: C u t o chung c a máy phay CNC Plano

Hình 1.2: Hình chi u bằng c a máy phay CNC Plano

Hình 1.3: Mặt cắt ngang c a máy phay CNC Plano

a Đ u tr c chính (Spindle Head)

C m tr c chính t o chuy n đ ng quay cho tr c chính vƠ gia công th c t , lo i truy n đ ng tr c chính lƠ đai truy n đ ng (Screm Belt) Đ c truy n đ ng b i đ ng c

đi n xoay chi u, t c đ vòng quay có th thay đ i đ c l p thông qua ch ng trình NC

Hình 1.4: C u t o tr c chính c a máy phay CNC Plano

b B tr c chính (Saddle)

B tr c chính đ c c đ nh vƠo ray đ di chuy n tr c chính qua ph i vƠ qua trái (theo tr c Y) song song v i di chuy n theo ph ng đ ng c a khung tr c chính Khung

đ c ch t o v i v t li u b n c a k t c u hƠn Theo nh ph ng pháp di chuy n, tr c

Y đ c truy n đ ng bằng đ ng c servo, đ ng tr t vƠ tr c vít đai c, đ c di chuy n qua trái vƠ ph i bằng đ ng d n h ng rãnh đ c gắn trên đ ng ray ngang

Hình 1.5: B tr c chính

c Ray ngang

Khung thanh ray ngang đ c ch t o d i d ng h p, đ c c đ nh c hai đ u b i

hai c t, cho s di chuy n theo tr c Y c a b tr c chính đ c liên k t v i khung tr c

chính Đ ng tr t đ c mƠi nh n chính xác sau khi xử lý nhi t

Đ ng tr t vƠ tr c vít đai c đ c lắp đặt v i ng che đ tránh các ch t bẩn nh

phoi vƠ d u lƠm ngu i

Hình 1.6: Thanh ray ngang trong máy

d C m tr c X

Tr c X bao g m n n móng vƠ thanh tr t trên n n, đ c trang b ngu n d n đ ng trên thanh tr t n n Đ i v i n n ph i đ m b o đ c ng v ng, không bi n d ng trong quá trình sử d ng Thanh tr t n n ch y trên ray d n h ng L.M c n đ m b o đ

chính xác kích th c v trí Đ đi u ch nh đ cơn bằng cho thi t b trong quá trình cơn

ch nh vƠ b o trì, các con đ i đ c lắp đặt đ th c hi n vi c cơn ch nh

Thêm vƠo đó, đ ch ng rung đ ng, b o v đ ng d n h ng vƠ n n, t m chắn thép không r (telescope steel cover) đ c lắp đặt HƠnh trình tr c X c a máy lƠ 6500 mm

Hình 1.7: C m tr c X

e C m tr c Y

Tr c Y bao g m ray ngang vƠ thanh tr t đ c trang b ngu n d n đ ng trên

ray ngang HƠnh trình c a máy theo tr c Y lƠ 5200 mm

Hình 1.8: C u t o c m tr c Y

Hình 1.9: Máy phay CNC Plano

1.2 Các chi ti t l n và m r ng kh nĕngăcôngăngh cho máy Phay Plano

1.2.1 Các chi tiết lớn

Doosan Vina lƠ công ty công nghi p nặng Chuyên s n su t vƠ ch t o các thi t b

có kh i l ng vƠ kích th c r t l n Trong đó có bình b n áp l c, thi t b nơng h , thi t b l c n c bi n, k t c u nhƠ máy nhi t đi n, lò h i nhƠ máy nhi t đi n,ầ

Các chi ti t có d ng tròn nh mặt bích n i các ng, các mặt bích trong các bình b n

áp l c, mặt bích c a bình ch ng c t vƠ m t s các chi ti t theo đ n đặt hƠng khác

Mặtăbích là ph ki n k t n i ng, máy b m, van, vƠ các ph ki n đ ng ng khác

v i nhau thông qua m i liên k t bu lông trên thơn đ t o thƠnh m t h th ng đ ng

ng d n công nghi p Mặt bích th ng đ c s n xu t từ các v t li u nh carbon, thép không g , đ ng hoặc bằng nh a Kích th c mặt đ c tiêu chuẩn hóa theo các tiêu chuẩn nh BS (British Standards Institue), JIS(Japan Industrial Standard),

DIN(Deutsches Institut für Normung), ANSI(American National Standards Institute)

Tùy thu c vƠo yêu c u kỹ thu t vƠ n i s n xu t mƠ mặt bích đ c ch t o, gia công theo các tiêu chuẩn khác nhau

Kích th c c a mặt bích theo tiêu chuẩn ANSI B16.47 Series B Class 600 Flanges

đ c trình bƠy nh b ng 1.2

Hình 1.10: Mặt bích theo tiêu chuẩn ANSI B16.47 Series B Class 600 Flanges

B ng 1.2: Thông s kích th c mặt bích theo tiêu chuẩn ANSI B16.47 Series B Class

600 Flanges

Đ ng kính ngoƠi c a mặt bích theo tiêu chuẩn ANSI B16.47 Series B Class

600 từ 35 inch đ n 78.5 inch t ng ng từ 889 mm đ n 1993,9 mm

NgoƠi ra, m t s chi ti t tròn xoay có đ ng kính từ 1500 mm đ n 2500 mm

c n đ c gia công Ví d nh m t chi ti t trong hình 1.11

Hình 1.11: Chi ti t gia công theo đ n đặt hƠng

1.2.2 Khả năng mở rộng công nghệ của máy Phay Plano

Doosan Vina các chi ti t tròn xoay có đ ng kính nhỏ h n 1400 mm đ c gia

công trên các máy ti n nhỏ hoặc máy ti n ngang công su t l n 1M65

Nh ng chi ti t có đ ng kính l n h n 1400 mm nh nh ng mặt bích theo tiêu chuẩn ANSI B16.47 Series B Class 600 có đ ng kính từ 57,25 inch đ n 78,5 inch (từ 1454,2 mm đ n 1993,9 mm) thì các máy ti n trên không gia công đ c

Trong khi đó, máy phay CNC Plano dùng đ gia công các mặt ph ng, khoan, doa

lỗ trên các chi ti t l n không tròn xoay, gia công các lỗ, b mặt có biên d ng ph c t p cho các chi ti t nhỏ Th i gian lƠm vi c hi n nay c a máy còn ít, gi máy rƣnh nhi u

Hình 1.12: Máy ti n ngang công su t l n 1M65

Nh n th y hƠnh trình d ch chuy n theo tr c X vƠ Y t ng ng lƠ 6500 mm vƠ

5200 mm đ di n tích đ gá đặt chi ti t tròn xoay có đ ng kính từ 1400 mm đ n 2500

mm C n t o m t chuy n đ ng quay cho chi ti t vƠ k t h p chuy n đ ng t nh ti n c a

tr c chính máy phay CNC Plano đ t o ra ph ng pháp gia công ti n theo ph ng

th ng đ ng (phôi quay, d ng c cắt t nh ti n) nh ph ng pháp ti n trên máy ti n

đ ng Đ t o chuy n đ ng quay cho chi ti t gá đặt trên bƠn máy thì bƠn máy ph i quay

đ c BƠn máy quay đóng vai trò nh tr c th t c a máy phay CNC Plano

Đ tƠi nhằm thi t k , ch t o bƠn máy quay giúp nơng cao kh năng công ngh

c a máy phay, gi m th i gian rƣnh c a máy, gi i quy t đ c bƠi toán nhƠ máy không gia công đ c các chi ti t tròn xoay có đ ng kính l n từ 1400 đ n 2500 mm Từ đó

có th nh n đ c nhi u đ n đặt hƠng, không ph i đặt gia công các chi ti t tròn xoay có

đ ng kính l n từ bên ngoƠi (ngoƠi n c)

S đ s b bƠn máy quay k t h p cùng máy phay CNC Plano đ t o ra ph ng pháp ti n t ng t nh ti n trên máy ti n đ ng đ c th hi n trong hình 1.13

Hình 1.13: S đ s b c a máy phay CNC Plano cùng v i bƠn máy quay

Vi c thi t k , ch t o bƠn máy quay đ ph c v gia công các chi ti t tròn xoay kích th c l n nh đƣ nêu trên r t c p thi t, mang l i hi u qu cao cho nhƠ máy Đó

lƠ lý do đ tƠi nƠy đ c l a ch n Bên c nh đó, không ch nghiên c u thi t k bƠn máy

mƠ còn ph i thi t k đ gá đ kẹp các chi ti t l n khi ti n, phay đ c tích h p trên bƠn

máy Thi t k đ gá s đ c trình bƠy trong ch ng 3

CH NGă2:ăTHI T K BÀN MÁY QUAY

2.1 Các yêu c u và ch cănĕngăc a bàn máy quay

ti n (phôi quay, dao t nh ti n)

d ng gia công các chi ti t

mm trên c s các s n phẩm mƠ nhƠ máy c n gia công nh phơn tích trong

B ng 2.1: Đ chính xác vƠ bi n pháp công ngh khi ti n

M c đích

Bóc bỏ vỏ

c ng sau quá trình t o phôi

b ng 2.2

B ng 2.2: Ch đ cắt, c p chính xác vƠ đ nhám b mặt sau khi ti n bằng máy phay

CNC Plano k t h p bƠn máy quay

Chi ti t gia công đ c ti n d c ngoƠi, ti n ngang vƠ ti n trong V t li u c a chi

ti t gia công lƠ thép cacbon vƠ thép đúc V t li u dao cắt lƠ h p kim c ng Từ b ng

5-23[2], ta tra đ c h s C p vƠ các s mũ, x, y, z t ng ng:

300 p